陽(yáng)翼高速公路ZK152+800處路基滑塌處治設(shè)計(jì)總結(jié)

韓文斌

（山西省交通規(guī)劃勘察設(shè)計(jì)院，山西 太原 030012）

1 項(xiàng)目概況

1.1 工程簡(jiǎn)介

陽(yáng)翼高速公路全線按雙向四車道高速公路標(biāo)準(zhǔn)建設(shè)。設(shè)計(jì)速度采用80 km/h，整體式路基寬度為23 m，橋涵設(shè)計(jì)荷載為公路-Ⅰ級(jí)。陽(yáng)翼高速公路路線地形起伏劇烈，山勢(shì)陡峻，溝壑縱橫，橋隧構(gòu)造物多，工程規(guī)模大，全線橋隧比例為39%。項(xiàng)目位于沁水塊坳西南部地質(zhì)構(gòu)造區(qū)，地震活動(dòng)相對(duì)較弱，強(qiáng)度較低，地震基本烈度Ⅶ度。2010年10月建成通車。

ZK152+800—ZK152+870段為半填半挖路基，中樁填高0～7.82 m，左幅邊坡最大填高約36 m，填方邊坡坡率為1∶1，填方邊坡設(shè)有框架錨桿防護(hù)。2013年汛期內(nèi)陽(yáng)翼高速公路全線降雨頻繁，導(dǎo)致ZK152+800處路基出現(xiàn)滑塌。

1.2 滑塌發(fā)育特征

左幅路面開(kāi)裂下沉，裂縫大體呈圓弧狀，最大下沉量約16 cm。左側(cè)填方坡腳發(fā)育一道鼓脹裂縫，可見(jiàn)長(zhǎng)度約10 m左右，裂縫寬2 cm左右。左側(cè)距離填方坡腳5～10 m處S334公路出現(xiàn)鼓脹，長(zhǎng)度約20 m，最大鼓起高度約60 cm。S334路基靠高速公路側(cè)邊坡滲水嚴(yán)重，呈線狀持續(xù)滲流，出水范圍長(zhǎng)約50 m。

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地形地貌

陽(yáng)翼高速公路ZK152+800—ZK152+870段填方路段地貌單元屬構(gòu)造剝蝕中低山區(qū)，微地貌為基巖斜坡。該滑坡位于沁河北岸，區(qū)內(nèi)地勢(shì)整體北高南低，地面高程在1002～1237 m之間，地形起伏較大，沁河北岸陡峻。坡體小型沖溝較發(fā)育，沖溝多近南北走向，溝谷切割較深。

2.2 地質(zhì)巖性

經(jīng)地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合人工挖孔樁的地質(zhì)資料，填方路基從路面向下共分4層：

a）0～0.8 m 路基面層、基層、底基層。

b）0.8～7.82 m 上路床填料為硬質(zhì)石渣，以下路基填料成分為強(qiáng)風(fēng)化泥巖、砂巖。

c）根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)露頭調(diào)查，原地基為全至強(qiáng)風(fēng)化頁(yè)巖，傾向大致同路線前進(jìn)方向，傾角15°，夾有中厚層狀砂巖，砂巖較破碎，強(qiáng)風(fēng)化。

2.3 水文

本段屬斜坡路段，山體植被發(fā)育，水土保持較好。降雨沿破碎砂巖裂隙帶下滲、運(yùn)移，并在底部泥巖地層處富集，山體松散巖類裂隙水較為發(fā)育。坡腳的巖石裂隙以泉眼和滲流的形式排泄。

3 邊坡滑塌原因分析

根據(jù)地形地貌、工程地質(zhì)、水文地質(zhì)等因素綜合分析，主要有3個(gè)因素：

a）ZK152+800—ZK152+870段填土前原地面的坡度較陡，最大坡度約36°，屬于典型的陡坡路堤，原設(shè)計(jì)采用開(kāi)挖臺(tái)階及加鋪土工格柵的措施，增加路堤的穩(wěn)定性。

b）邊坡陡高。受路基左側(cè)S334線的影響，填方路堤邊坡坡率為由1∶1.5（8 m以下為1∶1.75），變更為邊坡坡率1∶1，設(shè)置了框架錨桿防護(hù)，臨空高度約36 m。

c）長(zhǎng)時(shí)間的降雨下滲，使滑塌體自重增加；同時(shí)地下水浸泡、軟化巖土體，使其抗剪強(qiáng)度降低，抗滑力減小。在此綜合作用之下，半幅路基沿填挖交界面發(fā)生滑塌。

4 邊坡滑塌處治方案

在充分收集原設(shè)計(jì)及施工的基礎(chǔ)資料后，假定滑動(dòng)面為填方體和原地面的接觸面，由于巖層傾向垂直滑塌方向，下伏地層為軟質(zhì)泥巖，不排除挫斷泥巖基底的可能性。在缺乏巖土參數(shù)的情況下，采用極限平衡法進(jìn)行推算綜合的C、φ值，安全系數(shù)采用1.3，計(jì)算剩余下滑力，然后采用理正巖土系列軟件計(jì)算進(jìn)行抗滑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

4.1 微型樁+高壓旋噴樁固結(jié)填方土體

根據(jù)地質(zhì)資料，路基填料主要為風(fēng)化泥巖，孔隙率較大。在路基下沉開(kāi)裂以后，路基中張拉裂隙發(fā)育。先采用微型樁+高壓旋噴樁固結(jié)填方土體。

ZK152+800—ZK152+870段左幅路基范圍內(nèi)，布置6排微型樁、高壓旋噴樁加固路基土體梅花型布設(shè)，間距1.5 m。布樁由左側(cè)路基邊緣開(kāi)始，微型樁和高壓旋噴樁的組合方式為：梅花型中心設(shè)置高壓旋噴樁，每個(gè)梅花的6角點(diǎn)設(shè)置微型樁。滑塌處治平面圖詳見(jiàn)圖1，滑塌處治橫斷面圖詳見(jiàn)圖2。

圖1 滑塌處治平面布置圖

圖2 滑塌處治橫斷面圖（單位：mm）(比例：1∶500)

4.1.1 微型樁

4.1.1.1 微型樁的作用

表1 路基頂面樁長(zhǎng)布置表 m

設(shè)置微型樁，一方面加固了路基填料，最主要的一點(diǎn)，鎖住了填方土體和原地面的軟弱結(jié)構(gòu)面，防止填方土體從邊坡中部剪出。

4.1.1.2 微型樁工程布置

微型樁直徑19 cm，主體為5根φ32鋼筋，采用正五邊形固定支架綁扎固定，沿樁身方向每2 m設(shè)置一道。正五邊形固定支架上，在不同時(shí)相鄰的3個(gè)邊的中點(diǎn)部位焊接3 cm長(zhǎng)的鋼筋頭，鋼筋頭沿半徑方向，作為對(duì)中支架。注漿體為水泥漿液，摻加1.5%的早強(qiáng)劑，水灰比為1∶1.5，注漿壓力0.4～0.7 MPa。微型樁要求嵌入原地面（原路基填筑時(shí)的原地面）深度為填土厚度的0.7～1倍。具體樁長(zhǎng)見(jiàn)樁長(zhǎng)一覽表，由于巖層內(nèi)傾，砂巖夾層裂隙發(fā)育，在鉆孔后，如果孔內(nèi)出現(xiàn)明顯的積水，應(yīng)進(jìn)行抽干后再施工樁體。

4.1.2 高壓旋噴樁

高壓旋噴樁直徑50 cm，注漿材料主要為42.5級(jí)普通硅酸鹽水泥，水灰比為1∶1，注漿壓力不小于20 MPa，施工前應(yīng)進(jìn)行試樁，以優(yōu)化并最終確定合理的注漿參數(shù)。旋噴樁深度鉆至原路基填筑地面線處即可。

微型樁和旋噴樁的組合方式及微型樁大樣圖詳見(jiàn)圖3。

圖3 微型樁旋噴樁組合機(jī)微型樁大樣圖

4.2 填方坡腳抗滑樁支擋

在左側(cè)填方坡腳設(shè)置一排抗滑樁，樁身為2×3 m的矩形樁，間距6 m，樁長(zhǎng)26 m。樁身采用C30鋼筋混凝土，混凝土粗骨料粒徑不大于60 mm。樁底采用1∶3的水泥砂漿鋪底，厚10 cm。抗滑樁現(xiàn)澆混凝土護(hù)壁，厚度30 cm，樁底擴(kuò)大，每層護(hù)壁高度為100 cm，上下護(hù)壁搭接10 cm，配筋按相關(guān)設(shè)計(jì)圖紙施工。

由于邊坡較陡，為了防止滑塌體沿邊坡剪出，出現(xiàn)越頂滑動(dòng)，抗滑樁應(yīng)高出原地面6 m，呈懸臂狀，高出部分和路基邊坡之間設(shè)置C15片石混凝土橫向支撐梁，梁寬3 m，梁頂面橫坡坡率為1∶5。

4.3 排水設(shè)計(jì)

由于本段路基毀壞主要誘因?yàn)樗那秩耄虼朔琅潘窃擁?xiàng)目處治措施的重要組成部分，運(yùn)營(yíng)期間排水設(shè)施能否正常發(fā)揮作用是該滑塌體處治的關(guān)鍵因素。現(xiàn)邊坡巖體滲水嚴(yán)重，應(yīng)在集中滲水處設(shè)置仰斜式泄水孔，加快地下水的排泄，加速巖土體的固結(jié)。泄水孔仰角為10°，間距根據(jù)實(shí)際滲水點(diǎn)確定，孔深10～20 m。泄水孔采用直徑10 cm的PVC管，上半部設(shè)置兩排進(jìn)水孔，孔間距5 cm，PVC管需用滲水土工布進(jìn)行包裹，防止堵塞。

對(duì)邊坡外漏的砂巖層進(jìn)行砂漿抹面封閉，其中大的裂隙必要時(shí)進(jìn)行灌縫。

5 施工情況

路基頂面，先施工微型樁再施工高壓旋噴樁。路基填土加固完成后，再施工坡腳抗滑樁。抗滑樁應(yīng)跳槽開(kāi)挖；抗滑樁施工完畢后，施工橫向支撐梁。

由于該工程為應(yīng)急搶險(xiǎn)工程，為了贏得時(shí)間，未進(jìn)行專項(xiàng)鉆探，滑塌體的厚度、滑動(dòng)面的形態(tài)、具體的巖土體力學(xué)參數(shù)都存在一定的不確定性。另外受天氣、地下水等因素影響，邊坡巖土體可能發(fā)生進(jìn)一步的變形破壞。在施工過(guò)程中，進(jìn)行持續(xù)的沉降、位移觀測(cè)。施工的同時(shí)，進(jìn)行巖土芯樣的力學(xué)參數(shù)試驗(yàn)，驗(yàn)證設(shè)計(jì)參數(shù)，并及時(shí)反饋設(shè)計(jì)單位，為動(dòng)態(tài)設(shè)計(jì)提供基礎(chǔ)資料。

抗滑樁施工過(guò)程中對(duì)樁壁的地層、擦痕、出水點(diǎn)等每米拍照編號(hào)留存，及時(shí)修正樁長(zhǎng)樁徑。

6 結(jié)語(yǔ)

此處邊坡滑塌，為斜坡地段，半填半挖路基沿原地面產(chǎn)生的整體滑塌，并錯(cuò)動(dòng)了基巖底座（砂泥巖地層）。主要誘發(fā)因素為斜坡地基上人工堆載加荷，和地表水下滲導(dǎo)致土體自重增加及軟巖土體雨水軟化等。類似滑塌比較常見(jiàn)，病害發(fā)生后的安全責(zé)任重大、社會(huì)影響嚴(yán)重，必須及時(shí)響應(yīng)，快速處理。若前期投入大量的時(shí)間進(jìn)行勘探，邊坡病害將會(huì)進(jìn)一步加劇，可能錯(cuò)失最佳處理時(shí)機(jī)，故應(yīng)采用以地質(zhì)調(diào)查為主，擬定初步處治方案，在施工的過(guò)程中，收集地質(zhì)資料、巖土參數(shù)及時(shí)驗(yàn)證并調(diào)整設(shè)計(jì)。處治方案，考慮了整體穩(wěn)定性及局部穩(wěn)定性。充分利用了未破損的既有邊坡防護(hù)工程設(shè)施，采用微型樁預(yù)防性加固軟弱結(jié)構(gòu)面，高壓旋噴樁加固松散土體，抗滑樁保證路堤整體穩(wěn)定，排水系統(tǒng)維持公路工程長(zhǎng)治久安的綜合處治措施。

截止發(fā)稿，該滑塌處治工程效果良好，原有病害得到充分處治，路基穩(wěn)定。該項(xiàng)目屬于應(yīng)急搶修工程，時(shí)間緊，設(shè)計(jì)時(shí)沒(méi)有完備的工程地質(zhì)勘察成果，設(shè)計(jì)難度極大。在詳細(xì)的地質(zhì)調(diào)查的基礎(chǔ)上，認(rèn)真分析病害發(fā)生的原因、發(fā)展的趨勢(shì)、排查未完全表現(xiàn)出來(lái)的隱患，合理評(píng)價(jià)既有工程設(shè)施的可靠程度之后，綜合分析、全面防控、充分利用，制定了安全可靠造價(jià)合理的處置方案。該項(xiàng)滑塌處治取得了良好的社會(huì)和經(jīng)濟(jì)效益，可為以后的應(yīng)急搶修工程處治提供借鑒參考。